ГДЗ по физике, 8 класс, Перышкин, номер 13.1: Количество теплоты при нагревании и охлаждении

План решения:

• Вспомним физический смысл температуры и внутренней энергии при фазовых переходах.
• Проанализируем процесс плавления кристаллического тела (цинка) с точки зрения движения частиц.
• Разделим изменение внутренней энергии на кинетическую и потенциальную составляющие.

Вычисление и обоснование:

При плавлении любого кристаллического вещества, включая цинк, температура остаётся постоянной. Мы знаем, что средняя кинетическая энергия хаотического движения частиц прямо пропорциональна абсолютной температуре (E_k∼T). Поскольку температура не меняется в процессе плавления, то и средняя кинетическая энергия частиц цинка не меняется .

Однако для продолжения процесса плавления необходимо подводить тепло. Это полученное тепло не увеличивает скорость движения атомов, а расходуется на разрушение кристаллической решётки, то есть на увеличение расстояния между частицами. При увеличении расстояния между частицами, взаимодействующими силами притяжения, совершается работа против этих сил. Следовательно, потенциальная энергия взаимодействия частиц увеличивается .

Проверка:

Суммарная внутренняя энергия U=E_k+E_p. Так как мы подводим энергию извне (теплота плавления), а E_k постоянна, то вся подведённая энергия идёт в рост E_p. Это согласуется с графиком плавления: горизонтальный участок означает постоянство температуры (а значит, и кинетической энергии), но поглощение тепла (рост потенциальной энергии).